Acasă Calculatoare

Viteza sunetului hidrocarburii lichefiate cu gaz propan. Comparație între gazul petrolier lichefiat (GPL) și gazul natural lichefiat (GNL). Proprietățile și abilitățile propanului lichefiat, butanului și metanului

Compoziția gazelor de hidrocarburi lichefiate

GPL este înțeles ca astfel de hidrocarburi individuale sau amestecuri ale acestora, care în condiții normale se află în stare gazoasă și, cu o creștere relativ mică a presiunii, fără o modificare a temperaturii sau o scădere ușoară a temperaturii la presiunea atmosferică, trece în stare lichidă. .

În condiții normale, dintre hidrocarburile saturate (C n H 2 n +2), doar metanul, etanul, propanul și butanul sunt gaze.

Luați în considerare ce gaze trec în stare lichidă cu o ușoară creștere a presiunii la o temperatură de O 0 C: etanul se condensează într-un lichid când presiunea crește la 3 MPa. Propan până la 0,47 MPa, N-butan până la 0,116 MPa, izobutan până la 0,16 MPa. Cel mai mult îndeplinește condițiile cerute

propan și butan.

Luați în considerare ce hidrocarburi se transformă în stare lichidă cu o scădere relativ mică a temperaturii și a presiunii atmosferice: punctul de fierbere al metanului este 161,5 0 С; etan - 88,5 0 C; propan - 42,1 0 С; n-butan - 0,5 0 C. Cele mai potrivite pentru utilizare practică sunt propanul și butanul.

Alături de hidrocarburile saturate normale, există compuși izomeri care diferă în natura aranjamentului atomilor de carbon, precum și în unele proprietăți. Un izomer al butanului este izobutanul. Propanul nu are izomeri.

Structura și f-la N-butan CH3-CH2-CH2-CH3

izobutan:

Pe lângă cele limitative, în compoziția GPL există și o grupă de nesaturate. Sau hidrocarburi nesaturate, caracterizate printr-o legătură dublă sau triplă între atomii de carbon. Acestea sunt etilena, propilena, butilena (normale și izomerice). Formula generală pentru hidrocarburile nesaturate cu o legătură dublă este C n H 2 n. Etilenă C2H4 CH2=CH2.

Pentru obținerea GPL se folosesc gaze naturale grase, adică. gazele din câmpurile de petrol și condens care conțin cantități mari de hidrocarburi grele. La fabricile de procesare a gazelor, fracția propan-butan și benzina naturală (С5Н12) sunt emise din aceste gaze. Propanul tehnic și butanul, precum și amestecurile acestora, sunt gaze lichefiate utilizate pentru alimentarea cu gaz către consumatori.

Gazele tehnice diferă de gazele pure prin conținutul de cantități mici de hidrocarburi și prezența impurităților. Pentru propanul tehnic, conținutul de C3H8 + C3H6 (propilenă) ar trebui să fie Nu< 93%. Содержание С2Н6 +С2Н4(этилен) не>4%. Conținutul de С4Н10+С4Н8 nu este >3%.

Pentru butan tehnic: С4Н10+С4Н8 d.b. Nu< 93%. С3Н8 +С3Н6 не>4%. С5Н12+С5Н10 nu >3%.

Pentru un amestec de conținut de butan și propan: С3Н8+С3Н6, С4Н10+С4Н8 d.b. Nu< 93%. С2Н6 +С2Н4 не>4%. С5Н12+С5Н10 nu >3%.

proprietatea SUG.

Există 3 stări ale gazului lichefiat în care sunt depozitate și utilizate:

1) Sub formă lichidă (fază lichidă)

2) Abur (faza de vapori), adică vapori saturați care sunt împreună cu un lichid într-un rezervor sau cilindru.

3) Gaz (când presiunea în faza de vapori este mai mică decât presiunea vaporilor saturați la o temperatură dată).

Proprietățile gazelor lichefiate se schimbă ușor de la o stare la alta, ceea ce le face o sursă deosebit de valoroasă de alimentare cu gaz, deoarece. pot fi transportate și depozitate sub formă lichidă și arse sub formă de gaz. Acea. fazele lichide sunt utilizate în principal în timpul transportului și depozitării, iar fazele gazoase în timpul arderii.

Elasticitatea vaporilor de gaz saturat este cel mai important parametru prin care se determină presiunea de lucru în butelii și rezervoare. Acesta variază proporțional cu temperatura fazei lichide și este o valoare strict definită pentru o anumită temperatură.

Toate ecuațiile care se referă la parametrii fizici ai unei substanțe gazoase sau lichide includ presiunea absolută și temperatura. Și în ecuațiile pentru calculele tehnice ale rezistenței pereților cilindrilor, rezervoarelor - exces de presiune.

În compoziția gazoasă, GPL este de 1,5-2 ori mai greu decât aerul. În stare lichidă, densitatea lor este în intervalul 510-580 kg / m 3, adică. sunt de aproape 2 ori mai ușoare decât apa. Vâscozitatea GPL este foarte scăzută, ceea ce facilitează transportul lor prin conducte și favorizează scurgerile.

GPL are limite scăzute de inflamabilitate în aer (2,3% pentru propan, 1,7% pentru butan). Diferența dintre limitele superioare și inferioare este neglijabilă, prin urmare, atunci când sunt comprimate, poate fi utilizat un raport aer-gaz lichefiat.

Difuzia în atmosferă este foarte lentă, mai ales în absența vântului. Au t-uri de aprindere scăzută în comparație cu majoritatea gazelor combustibile (510 0 C pentru propan și 490 0 C pentru butan).

Se poate forma condens atunci când t-ry scade la punctul de rouă sau când presiunea crește. Gazele lichefiate se caracterizează printr-un punct de fierbere scăzut și, prin urmare, în timpul evaporării în timpul unei eliberări bruște dintr-o conductă sau rezervor în atmosferă, se răcește la un punct t negativ. Faza lichidă care ajunge pe pielea umană neprotejată poate duce la degerături. Prin natura impactului, seamănă cu o arsură.

Spre deosebire de majoritatea lichidelor, care își schimbă ușor volumul la schimbarea t-ry, faza lichidă a GPL își crește volumul destul de brusc odată cu creșterea t-ry (de 16 ori mai mult decât apa). Prin urmare, la umplerea rezervoarelor și a buteliilor, este necesar să se țină cont de posibilitatea creșterii volumului de lichid.

Compresibilitatea gazelor lichefiate în comparație cu alte lichide este foarte semnificativă. Dacă compresibilitatea apei este luată ca una, atunci compresibilitatea uleiului este 1,56, iar propanul este 15. Dacă faza lichidă ocupă întregul volum al rezervorului, atunci cu o creștere a t-ry nu are unde să se extindă și incepe sa se micsoreze. Presiunea din rezervor crește. Creșterea presiunii d.b. nu mai mult decât permisul calculat, în caz contrar este posibil un accident. Prin urmare, la umplerea rezervoarelor și a buteliilor, se plănuiește să se lase o pernă de vapori de o anumită dimensiune, adică. completați-le complet. Valoare pernă de vapori Gazele lichefiate au o putere calorică volumetrică mai mare decât gazele naturale (de 2,5-3,4 ori mai mare).

Gazele lichefiate sunt netoxice, nu au miros, culoare și gust (atât sub formă lichidă, cât și gazoasă), ceea ce dictează necesitatea odorizării lor.

rezervoarele subterane este de 10%, pentru supraterane și cilindri de 15%.

Determinarea proprietăților GPL

Cu o compoziție cunoscută de gaz lichefiat, presiunea amestecului poate fi calculată folosind formulele:

Densitatea unui amestec de gaze dintr-o compoziție dată este determinată de:

Fracția molară a i-a componentă a amestecului

- Densitatea i-a componentă a amestecului, kg / m 3

Este în tabel sau calculat conform legii lui Avogadro:

Unde este greutatea moleculară a i-a componentă, kg/kmol

- Volumul molecular al componentei i-a, m 3 / kmol

Densitatea medie a unui amestec lichid cu o compoziție de masă cunoscută este determinată de formula:

Cu o compoziție moleculară cunoscută:

Unde este densitatea i-a componentă inclusă în amestecul lichid în faza lichidă, kg / l

Densitatea amestecului de gaze la presiune ridicată se găsește din ecuația de stare pentru gazele reale.

Unde - presiunea absolută (MPa) și t-ra a amestecului.

- constanta de gaz a amestecului, (J/kg K)

z-coeficientul de compresibilitate, care ia în considerare abaterea gazelor reale de la z-noile gaze ideale.

Constanta de gaz a unui amestec se calculează din constanta universală a gazului și din greutatea moleculară a amestecului.

Coeficientul de compresibilitate se determină conform graficului în funcție de parametrii dați (presiune și temperatură) ai gazului.

Presiunea și temperatura critică medie pentru un amestec de gaze sunt determinate de compoziția acestuia.

;

Volumul de gaz, rezultă evaporarea amestecului GPL, m.b. găsit prin formula:

este masa i-a componentă a amestecului, kg

este greutatea moleculară a i-a componentă a amestecului, kg/kmol

V Mi -volumul molecular al componentei i-a

Pentru a calcula cea mai scăzută temperatură volumetrică de ardere a amestecului GPL, se utilizează următoarea relație

– putere calorică volumetrică mai mică a componentei i-a, kJ / m 3

Cea mai scăzută temperatură de ardere în masă

Limitele de aprindere ale unui amestec GPL care nu conține impurități de balast sunt determinate de:

L cm - limita inferioară sau superioară de aprindere a unui amestec de gaze.

este limita inferioară sau superioară de inflamabilitate a componentei i-a.

Datorită diferenței de nivel

Utilizarea capului hidrostatic este utilizată la umplerea rezervoarelor subterane din camioanele de cale ferată și cisternă, precum și la deversarea GPL în butelii, dacă terenul o permite. Pentru a scurge rezervoarele în rezervor, este necesar să le conectați fazele de vapori și lichide.În vasele comunicante, lichidul este setat la același nivel, astfel încât faza lichidă va curge în rezervorul inferior.

Pentru a crea un debit de scurgere suficient, la aceeași temperatură și presiune, în rezervor și rezervor, este necesar ca din cauza presiunii hidrostatice să se creeze o diferență de presiune de cel puțin 0,7-0,1 MPa.

Valoarea minimă necesară a înălțimii hidrostatice în aceste condiții va fi de 14-20 metri coloană de lichid.

Iarna, rezervorul are o temperatură mai scăzută decât rezervorul. Când rezervorul este situat sub pământ, diferența de temperatură poate ajunge la 10-15 0 C. Presiunea gazului în rezervor va fi mult mai mică decât în rezervor.

Pentru o scurgere fiabilă, este necesar ca diferența de nivel să compenseze această diferență de temperatură și, în consecință, diferența de presiune. Diferența de nivel necesară este:

Unde este presiunea gazului în rezervor, Pa

- presiunea gazului în rezervor

- densitatea fazei lichide a GPL, kg/m 3

Primit max. diferența este necesară pentru a începe scurgerea. În viitor, t în interiorul rezervorului va începe să scadă din cauza fluxului de lichid răcit din rezervor. Presiunea din rezervorul subteran va deveni mai mică, iar diferența de niveluri va fi necesară deja mai mică. La momentul inițial, este aproape imposibil să se creeze o astfel de diferență de nivel, prin urmare este necesar să se conecteze producția de abur în rezervoare și rezervoare. În acest caz, presiunea este egalizată și aleea este drenată folosind capul hidrostatic complet.

Vara, în momentul inițial al scurgerii, este posibilă amplasarea rezervoarelor sub rezervor. Dar aici influența temperaturii din rezervor de la lichidul mai cald din rezervor va afecta, iar căderea de presiune va scădea la aproximativ 0. Scurgerea se va opri. Prin urmare, vara, la scurgere, fazele de vapori ale autocisternei și rezervorul nu trebuie conectate.

„+” al metodei: 1. Simplitatea schemei

2. Fără unități mecanice

3. Fiabilitatea tuturor dispozitivelor

4. Pregătirea circuitului de a funcționa în orice moment, indiferent de prezența unei surse externe de energie

5. Costuri reduse de reparații și întreținere

metoda "-":

1. Imposibilitatea folosirii terenului cu teren montan.

2. Durată lungă a procesului.

3. Pierderi mari de gaz la trimiterea lui înapoi sub formă de vapori în rezervoarele drenate.

Statii de benzina

HPS sunt baza pentru furnizarea de gaze lichefiate și sunt concepute pentru a primi, stoca și furniza consumatorilor gaze lichefiate furnizate pe calea ferată, rutieră, transport pe apă, și de la întreprinderile în care sunt produse aceste gaze (instalații de benzină).

Volumul rezervoarelor de stocare a gazelor din stație nu este mai mare de 8000 m 3 . De obicei rezerva de gaz nu depaseste 300-600 de tone iar capacitatea este de la 6000 la 24000 de tone/an.

La HPS se desfășoară următoarele lucrări:

Recepția gazelor lichefiate de la furnizor

Evacuarea gazelor comprimate în depozite proprii

Depozitarea GPL în rezervoare supraterane, subterane sau izoterme, în butelii sau goluri subterane.

Scurgerea reziduurilor neevaporate din butelie și a gazului comprimat din butelii cu defecțiuni

Deversarea de gaz lichefiat în butelii, rezervoare mobile și camioane cisterne

Recepția butelilor goale și livrarea butelilor umplute

Transportul gazelor comprimate prin rețeaua internă de conducte

Repararea cilindrilor și reexaminarea acestora

Întreținerea și repararea echipamentelor din stație

Într-un număr de cazuri, STS produce:

Alimentarea vehiculelor care funcționează cu gaz comprimat dintr-o stație de alimentare

regazificarea GPL

Amestecarea vaporilor de gaz cu aer sau gaze cu putine calorii

Livrarea vaporilor de gaz comprimat, gaz-aer și amestecuri de gaze către sistemele urbane de distribuție.

Pentru a efectua aceste operațiuni, GNS are următoarele. departamente și ateliere:
- pasaj superior de scurgere a unei linii de cale ferată sau intrare a unei conducte cu dispozitive de deconectare

Baza de depozitare a GPL, constând din rezervoare supraterane sau subterane sub presiune, rezervoare izoterme sau depozitare subterană în goluri

Atelier de pompare și compresoare pentru drenarea GPL de la rezervoarele feroviare la spațiile de depozitare și furnizarea acestuia pentru umplerea buteliilor și a cisternelor

Atelier pentru umplerea buteliilor și scurgerea reziduurilor grele neevaporate din acestea

Depozit pentru stocul zilnic de butelii goale și pline

Coloane pentru umplerea cisternelor

Comunicarea fazelor lichide și de vapori, conectând toate departamentele HPS și asigurând mișcarea fluxurilor de lichid și vapori.

HPS ar trebui amplasat în afara așezărilor pe partea sub vent a vântului dominant, menținând în același timp distanțele necesare între HPS și alte structuri.

În funcție de volumul depozitelor, modul de instalare a rezervoarelor, aceste distanțe sunt de la 40 la 300 m.

De-a lungul perimetrului teritoriului, STS este imprejmuit cu gard din beton armat cu inaltimea de 3,4 m. Când capacitatea rezervoarelor este > 200 m 3, teritoriul HPS este împărțit printr-un gard ușor în 2 teritorii - unul de lucru, inclusiv departamentele și atelierele enumerate, și unul auxiliar, inclusiv camere administrative și utilitare, garaje. , un turn de apă și un rezervor pentru alimentarea cu apă pentru stingerea incendiilor.

O diagramă schematică a alimentării consumatorilor GPL este prezentată în figură:

Stocarea izotermă a GPL

Instalațiile de depozitare sunt rezervoare cu pereți subțiri de volum mare de la 5000 la 50000 m 3 de formă cilindrică, cu acoperiș boltit sau conic. Suprafața lor exterioară este izolată termic. Depozitele din oțel pot fi atât deasupra solului, cât și îngropate. Menținerea unui t scăzut (-42⁰С - pentru propan) poate fi. realizat prin evaporarea unei părți din GPL și evacuarea vaporilor în rețele de gaze sau speciale. unitate frigorifică. Fluxul de căldură prin pereții rezervorului este nesemnificativ și determină evaporarea a 0,3-0,5% din volumul de lichid depozitat pe zi.

Există 3 scheme tehnologice principale izoterme. depozite:

Cu unitate frigorifică complexă

Cu rezervoare tampon

- cu racire intermediara

Produsul „fierbinte” care intră prin tubul 1 este reglat în rezervorul 2 cu o scădere în t și p. Vaporii formați din cauza fluxului de căldură din exterior și produsul „orizontal” de intrare sunt furnizați de compresorul 3 prin conducta 4 către unitatea de refrigerare 5, unde este răcit și condensat. Condensul prin valva de accelerație 6 intră în izotermă. rezervor de stocare.

Putere rece. unitatea depinde de afluxul total de căldură în rezervor și determină:

- aport de căldură de către produsul „de munte” umplut

Unde - viteza de scurgere a GPL din rezervor kg/h;

Capacitatea termică a fazei lichide a GPL kJ/(kg⁰С);

Și - temperatura din rezervor și rezervor.

– influxul organismului din mediul extern;

unde M este masa gazului lichefiat în izotermă. rezervor, kg;

r este căldura de vaporizare a GPL, kJ/kg;

0,005 - 5% se evaporă pe zi.

– aporturi de căldură necontabilizate:

b=0,04..0,12

Din formula de determinare se poate observa că este posibil să se reducă capacitatea unității de refrigerare prin reducerea ratei de umplere a rezervorului. De obicei, la golirea a 3 rezervoare de cale ferată, se comp. 33-35t/h, care necesită echipamente frigorifice foarte puternice care funcționează doar câteva ore pe zi (la scurgere). Restul timpului este rece. necesar doar pentru a lichefia gazul care se evaporă în rezervor, care comp. max 0,5% din GPL stocat.

Transportul gazelor lichefiate

În țările CSI, cel mai răspândit transport de GPL în cisterne feroviare și de mașini, precum și în butelii. La o distanta de pana la 300 km se foloseste transportul cu masini, la o distanta mai mare - calea ferata. Rezervorul feroviar este proiectat pentru presiunea de funcționare la transportul de propan - 2 MPa, butan - 0,8 MPa.

Au fost utilizate pe scară largă rezervoare cilindrice orizontale volum de 50-100 m 3. În partea superioară a rezervorului există un gât, care servește ca trapă și este destinat inspecției și reparației cavității interne a rezervorului. Capacul căminului este realizat sub formă de flanșă, pe care sunt prevăzute fitinguri: există dispozitive pentru umplerea și scurgerea fazei lichide cu supape de mare viteză, alimentare și extragere a fazei de vapori cu supape de mare viteză și o supapă de siguranță. .

Pentru transportul GPL pe drumuri de mașini, autocisterne, capacitate de la 2 la 5 tone. gaz lichefiat. O supapă de siguranță este instalată în partea de sus a rezervorului. În centrul fundului din spate există o trapă pe cavitatea interioară a capacului a cărei instrumente este: un termometru, un manometru, un indicator de nivel. Indicatorul de nivel este un tub de sticlă închis într-un tub de oțel. Există 6 supape pe ambele părți pentru umplerea și golirea rezervoarelor, sunt prevăzute 4 furtunuri de până la 3,5 m.

Consumatorii individuali situati in apropierea statiei de pompare a gazelor primesc GPL in butelii. Cilindrii sunt livrați cu vehicule aeropurtate sau vehicule speciale. Adaptat în aceste scopuri (în containere). Containerul este o cușcă sudată proiectată pentru aranjarea cilindrilor pe 2 sau 3 niveluri.

Transportul GPL pe apă a devenit larg răspândit în Europa de Vest.

Există 3 tipuri de transportoare GPL:

1) Cisterne cu rezervoare sub presiune de 1,6 MPa

2) Cisterne cu rezervoare de presiune redusă izolate termic. GPL este transportat cu răcire intermediară de la -5 0 C la +5 0 C și presiune redusă (0,3 ... 0,6 MPa)

3) Cisterne cu rezervoare izolate termic sub presiune apropiată de cea atmosferică și la temperatură scăzută (-42 0 C pentru propan, -161 0 C pentru gaze naturale)

Transportul fluvial este utilizat pe scară largă pentru aprovizionarea regiunilor de nord ale Rusiei. Transportul aerian este folosit pentru a furniza GPL consumatorilor din Arctica și Antarctica.

Evaporatoare cu peliculă de GPL.

Este un schimbător de căldură tub în tub. O peliculă subțire de GPL este creată prin pulverizarea acesteia pe pereții conductei interioare 3 cu duze 2 . Lichidul de răcire (apă fierbinte sau vapori de apă) intră în inelarul inelar 4 , asigurând evaporarea intensivă a GPL în interiorul conductei 3 . Pentru o distribuție uniformă a temperaturii pe lungimea evaporatorului, lichidul de răcire este furnizat în 2 puncte și îndepărtat într-unul singur.

Pentru a evita o creștere inacceptabilă a presiunii în vaporizatorul de pe conductă 3 supapa de siguranta instalata 5 . Condensul neevaporat este evacuat prin racordul de scurgere 6 . Dacă este necesară creșterea productivității instalației, la colectorul 1 pot fi conectate mai multe evaporatoare. Coeficientul de transfer de căldură este de aproximativ 2 ori mai mare decât la cele serpentine și tubulare, deci sunt mai compacte și mai puțin intense în metal.

Temperaturile de ardere a gazelor.

Cantitatea principală de căldură eliberată în timpul arderii gazului este cheltuită pentru încălzirea produselor de ardere la o anumită temperatură.

Se disting următoarele temperaturi de ardere:

Capacitate de incalzire

Calorimetric

teoretic

Valabil

Capacitate de incalzire - acestea sunt t produse ale arderii complete a gazelor combustibile în condiții adiabatice la α=1 și la t inițial de gaz și aer = 0 0 С.

Q n \u003d i ave. ard \u003d V ave. burn ∙С r ave. burn ∙t f

i ave. ardere - conţinutul de căldură al produselor de ardere kJ/m 3

tw - putere termică, 0 C.

t bine \u003d Q n / V av. arde ∙С r av. arde \u003d Q n / (V co 2 ∙ C r CO2 + V H20 ∙ C r H 20 + V N 2 ∙ C r N 2)

V co 2 V H20 V N 2 - volumul părților constitutive ale produselor de ardere a 1 m 3 de gaz.

С р – capacitatea termică volumetrică medie la P=const. componente ale produselor de ardere.

Formula folosește capacitatea medie de căldură, deoarece valoarea Cp nu este constantă, aceasta crește odată cu creșterea temperaturii.

t bine: pentru metan 2043 0 С; pentru propan 2110 0 С; pentru hidrogen 2235 0 C

Aceste date sunt pentru arderea în aer uscat.

Calorimetric- t ardere gaz, ținând cont de coeficient. Excesul de aer și căldura fizică a gazului și aerului, adică se iau valorile reale ale temperaturii. cu alte cuvinte, acesta este t la care ar fi încălziți produsele de ardere completă dacă toată căldura combustibilului și a aerului s-ar duce să le încălzească.

Q n + i g + i în \u003d i ave.

i g i v - entalpia gazului și aerului kJ/m 3

Scriind ecuația în formă extinsă și rezolvând-o pentru calorii. Temp. Primim:

T g t in - temperatura inițială a gazului și a aerului.

T până la ≈1900 0 C,

consumul de gaz,

Cantitatea teoretică de aer necesară pentru a arde 1 metru cub. gaz.

Căldura fizică a gazului și aerului trebuie luată în considerare dacă acestea sunt încălzite peste 100 0 C înainte de ardere, deoarece la t mai mic această valoare este nesemnificativă în comparație cu puterea calorică.

Temperatura teoretică de ardere ia in considerare pierderile de caldura datorate incompletitatii chimice a arderii si reactiilor endoterme de disociere a produselor de ardere.

CO 2 ↔CO + 0,5O 2 -Q

H20↔H2 +0,502-Q;

Qx - pierderi de căldură din cauza incompletității chimice a arderii și disocierii CO2 și H20.

La t până la 1500 0 C (apare în cuptoarele cazanelor și cuptoarelor industriale), valoarea Qx poate fi ignorată, deoarece în acest caz o fracțiune nesemnificativă a produselor de ardere se disociază. La temperaturi mai ridicate trebuie luat în considerare.).

Temperatura reală de ardere se realizează în condiții reale de ardere a combustibilului, este mai scăzută decât cea teoretică, deoarece la determinarea acestuia se iau în considerare pierderile de căldură în mediu, durata procesului de ardere, metoda de ardere a gazelor și alți factori.

t d = t t ∙η p

η p - coeficientul pirometric experimental.Pentru majoritatea cuptoarelor de cazane si cuptoare 0,65. Pentru cel mai perfect 0,8-0,85

Arzatoare cu difuzie

În acest tip de arzătoare, gazul și aerul intră în cuptor în fluxuri separate, unde au loc formarea amestecului și arderea. Cea mai simplă diferență. Arzătorul este un treb cu găuri forate în el.

Astfel de arzătoare pot fi drept, rotund, în formă de T și U etc. Gazul este furnizat în interiorul unor astfel de arzătoare și iese prin găuri în numeroase fluxuri, formând torțe separate. Numărul de găuri și diametrul acestora depind de capacitatea arzătorului. Pasul dintre găuri este ales astfel încât să nu existe contopirea torței, iar fluența focului este asigurată atunci când gazul este post-ars pe arzător.

Diametrul gaurii d.b. de la 0,5 la 5 mm. În acest caz, trebuie luată în considerare înfundarea ușoară a unei găuri cu diametru mic. Pentru o bună amestecare a gazului cu aerul, se recomandă să nu faceți mai mult de două rânduri de găuri în fiecare tub diferențial. arzatoare. Secțiunea transversală a conductei de alimentare cu gaz d.b. nu mai puțin decât secțiunea transversală totală a orificiilor arzătorului.

Arzatoare diferentiale "+":

Ușor de fabricat, fiabil în funcționare (este exclusă retragerea flăcării),

are limite mari de control, poate funcționa atât la presiune scăzută, cât și la presiune medie a gazului fără explozie,

Oferă o lanternă luminoasă constantă cu radiații ridicate.

Arzatoare diferentiale "-":

· Există sarcini termice mici;

se lucrează cu α crescut (1,2-1,5). În ciuda unui exces mare de aer, aceste arzătoare funcționează adesea cu chimie. subars.

Lungime mare a lanternei

Necesitatea de a asigura o descărcare stabilă în volumul cuptorului

Dificultate în automatizarea procesului de ardere a gazului (proporționarea automată a gazului și aerului)

Au fost create modele pentru arzătoare diferențiale mai mari, cu proprietăți bune de performanță (de exemplu, un arzător pentru încălzire și cazane industriale). Amestecarea bună a gazului cu aerul este realizată datorită ieșirii de gaz cu jet multiplu la un unghi față de axa arzătorului, ceea ce duce la turbionarea fluxului.

1-sticlă interioară

2-corp exterior

3-fante tangențiale de duză

4.5- clapete de aer

Sticla interioară este introdusă în corpul cu un diametru mai mare. Gazul trece prin spațiul interior dintre corp și sticlă, curgând prin 3 în cuptor. Aproximativ 50% din aerul consumat este furnizat prin geamul interior. Restul este prin fanta inelară exterioară. Mișcarea aerului se datorează prezenței vidului în cuptor. Capacitatea unui astfel de arzător este de la 30 la 350 m 3 /h. S-ar putea. presiune joasă și medie.

Arzătoarele cu diferență sunt indispensabile în cuptoarele cu temperatură înaltă (topire termică, topire a oțelului) atunci când aerul este încălzit la temperaturi semnificativ mai mari decât temperatura de aprindere a gazului. Amestecarea preliminară a gazului cu aer nu este fezabilă, prin urmare, în astfel de cuptoare, arderea gazului nu este doar forțată, ci și cea mai justificată, deoarece. vă permite să obțineți o lanternă cu funingine strălucitoare, cu un grad ridicat de întuneric și radiații intense.

Arzătoare de vatră

In tehnologia cazanelor, arzatoarele diferentiale pot fi amplasate pe peretii frontali sau laterali ai cuptorului, precum si in interiorul acestuia, pe vatra. Arzătoarele din urmă tip se numesc arzătoare cu vatră. Ele sunt utilizate la transformarea cazanelor de încălzire și industriale cu cuptoare stratificate în combustibil gazos. Gazul de la arzător intră în cuptor, unde aerul intră de sub grătar. Jeturile de gaz de la arzătoarele focarului sunt direcționate în unghi față de fluxul de aer și sunt distribuite uniform pe secțiunea transversală a acestuia.

Procesul de amestecare se realizează în fisuri formate de căptușeala refractară. Aceasta intensifică amestecarea gazului cu aer, reduce α și asigură o aprindere stabilă în amestecul rezultat.

1- Colector

Colectorul arzatorului este montat pe caramizi situate pe gratar. Deasupra colectorului, căptușeala refractară formează fante drepte în care intră gazul, neamestecat cu aerul. Găurile de evacuare a gazului sunt situate pe 2 rânduri într-un model de șah, simetric față de planul vertical, cu un unghi între rânduri de la 90 la 180 °. Aerul este furnizat sub grătar printr-un ventilator sau prin vid în cuptor, susținut de tiraj și trecere prin fantă, spălând colectorul din ambele părți.

Ca urmare a difuziei turbulente, jetul de gaz se amestecă cu aerul și începe să ardă la o distanță de 20-40 mm de orificiu. Procesul de ardere se încheie la o distanță de 0,5 - 1 m de arzător. Aici este implementat principiul difuziei arderii gazelor. Procesul de formare a amestecului este activat de faptul că fluxul de gaz este rupt în fluxuri mici care ies cu viteză mare la un unghi față de fluxul direct de aer. Pereții refractari ai fantei acționează ca un stabilizator de flacără, prevenind separarea flăcării și sunt emițători indirecti.

Temperatura maximă pe suprafața fantei este de la 900 - 1000 ° C. Pe suprafața colectorului de la 300 - 500 ° C. Temperatura grătarului de sub fantă este de 75 - 80 ° C. Arzătoarele cu focar asigură arderea completă de gaz la α de la 1,1 la 1,3. Presiunea gazului de la 500 la 5000 Pa (nominal aproximativ 1000 Pa). Presiunea aerului de la 600 la 1000 Pa. Când se lucrează fără explozie în cuptor, d.b. debit 20 - 30 Pa pentru cazane de productivitate medie (de la 2 până la 10 tone de abur pe oră) și nu mai mult de 8 Pa pentru cazane de încălzire mici.

Arzatoarele cu focar ale cazanelor de incalzire au urmatoarele dimensiuni: diametrul gaurii de la 1,3 la 3 mm (max 10 - 20 mm), inaltimea fantului 130 - 200 mm; lățimea este determinată prin calcul și este de obicei în intervalul 80 - 110 mm.

Înapoi la 52

§ simplitatea designului

§ Capacitatea de a lucra la presiune scăzută a gazului

§ Nu este nevoie de alimentare cu aer sub presiune

§ Arderea completă a gazelor cu diferite caracteristici

§ Funcționare stabilă într-o gamă largă de modificări de sarcină

§ Funcționare silențioasă, funcționare fiabilă și ușoară

§ Raport mare de exces de aer

§ Productivitate scăzută (nu mai mult de 120 kW cu un arzător)

§ Datorita caracteristicilor de proiectare (arzator in cuptor), o α semnificativa nu poate fi utilizata in instalatiile de inalta temperatura.

Arzătoare de amestecare.

Arzătoarele cu amestecare cu aer forțat sunt utilizate pe scară largă. Din punct de vedere structural, acestea sunt realizate astfel incat sa asigure cea mai buna miscare a fluxurilor de gaz si aer, care este alimentata arzatorului prin conducte separate. Manifestarea formării amestecului începe în arzătorul însuși și se finalizează activ în camera de ardere. Ca urmare, gazul arde cu o flacără scurtă și neluminoasă. Amestecarea gazului cu aerul se realizează ca urmare a difuziei turbulente. Prin urmare, se numesc arzătoare cu amestec turbulent sau pur și simplu mixere.

Pentru a crește intensitatea arderii gazului, este necesar să se intensifice cât mai mult posibil amestecarea gazului cu aer, deoarece formarea amestecului este o legătură inhibitorie în întregul proces. Injectarea procesului de formare a amestecului se realizează astfel: prin turbionarea fluxului de aer cu palete de ghidare, alimentare tangenţială, alimentare cu gaz sub formă de jeturi mici sub fluxul de aer, separarea fluxurilor de gaz şi aer în debite mici în care are loc formarea amestecului. .

Calitățile pozitive ale arzătoarelor sunt:

1) Posibilitatea de a arde o cantitate mare de gaz cu o dimensiune relativ mică a arzătorului.

2) Gamă largă de soluții de performanță a arzătorului.

3) Posibilitatea de încălzire a gazului și a aerului până la t peste aprindere, ceea ce este de mare importanță pentru cuptoarele de temperatură înaltă.

4) Posibilitate relativ ușoară de realizare a amestecurilor cu comprimare combinată de combustibil și anume: gaz-pacură sau gaz-praf de cărbune.

Principalele dezavantaje:

1) Alimentare cu aer forțat

2) Arderea gazelor cu un stres termic volumetric mai mic decât la arderea cinetică.

3) Arderea gazului cu incompletitudine chimică este mai mare decât în cazul arderii cinetice.

Există o performanță de 60kW-60MW. Folosit pentru încălzirea cuptoarelor industriale și a cazanelor.

Arzător cu amestec turbulent:

1-corp, 2-duze, 3-duze, 4-duze.

Gazul intră în arzător prin duză și iese din duză cu o anumită viteză. Aerul este furnizat arzătorului sub presiune. Înainte de a intra în nasul arzătorului, se răsucește. Amestecarea gazului cu aerul începe în interiorul arzătorului atunci când gazul iese din duză și este injectat printr-un flux de aer învolburat. La alimentarea cu gaz multijet, procesul de formare a amestecului are loc mai rapid, iar gazul arde într-o flacără scurtă. Cu un vârf cu un singur jet, se creează o lanternă alungită. Avantajele arzătorului sunt simplitatea și compactitatea designului, capacitatea de a lucra la presiuni scăzute de gaz și aer, limite largi de control al capacității.

Arzătoarele vortex cu jet multiplu sunt utilizate pe scară largă, bazate pe principiul împărțirii fluxurilor de gaz și aer în mai multe debite mici. În interiorul acestora are loc un proces de amestecare prin injecție, productivitatea lor este de 40-940 m 3 / h.

Arzătoarele de amestecare sunt adesea combinate. Acestea vă permit să transferați rapid unitatea de la un tip de combustibil la altul. În plus, gazul din ele poate fi comprimat simultan cu alte tipuri de combustibil.

Metoda deplasării.

Se utilizează la depozitarea GPL în depozite subterane la o adâncime de 100 până la 1200 m (în paturi de sare).

Selectarea gazului lichefiat se realizează prin deplasarea acestuia cu un mediu lichid inert sau gazos. Cea mai des folosită saramură.

1-coloană centrală de saramură

2-conductă de saramură

3-coloana exterioara pentru alimentarea cu GPL

Gaz lichefiat cu 4 conducte

Capacitate 5-subteran

7-gaz lichefiat

Rezervor subteran care comunică cu sistemul de suprafață cu 2 coloane:

Conducta de tub (3) și coloana centrală suspendată liber la capul sondei 1.

GPL este furnizat și preluat din rezervor prin inel.

Coloana centrală este coborâtă până la fundul rezervorului. Deoarece densitatea saramurii este de 2 ori mai mare decât densitatea GPL, acesta din urmă este depozitat pe un tampon de saramură.

Pentru a goli rezervorul subteran, este suficient să aduceți saramură la gura coloanei centrale și, sub presiunea hidrostatică a acesteia (1,3 MPa la o adâncime de 100 m), GPL-ul va intra în conducta de distribuție cu exces de presiune. Poate fi transportat fără a folosi pompe.

GPL este pompat în depozit sub presiune determinată de contrapresiunea coloanei de saramură și de pierderea de presiune datorată frecării atunci când fluidul se deplasează prin spațiul inelar și coloana centrală.

metoda „+”:

1. simplitatea designului

2. capacitatea de a elibera gaz la un moment dat chiar și în absența unei surse externe de energie

3. funcționarea fiabilă a tuturor dispozitivelor

4. costurile energetice numai pentru îndepărtarea saramurii la pomparea gazului lichefiat în depozit

5. nevoia de pompare numai a pompelor performante cu randament ridicat

metoda "-":

1. nevoia unei surse externe de energie cu putere suficientă la scurgere

Gazele de hidrocarburi lichefiate (LHG) sunt produse din gazul petrolier asociat. Acestea sunt gaze pure sau amestecuri speciale care pot fi folosite pentru încălzirea locuințelor, ca combustibil auto, dar și pentru producerea de produse petrochimice.

NGL la HFC

Gazele de hidrocarburi lichefiate sunt obținute din fracția largă de hidrocarburi ușoare (NGL), care, la rândul său, este separată de gazul petrolier asociat (APG).

Separarea LGN în componentele sale constitutive - hidrocarburi individuale - are loc la unitățile de fracționare a gazelor (GFU). Procesul de separare este similar cu separarea APG. Cu toate acestea, în acest caz, separarea ar trebui să fie mai atentă. Din NGL în procesul de fracţionare a gazelor se pot obţine diverse produse. Poate fi propan sau butan, precum și un amestec propan-butan (se numește SPBT, sau un amestec tehnic propan-butan). SPBT este cel mai comun tip de gaze lichefiate - în această formă acest produs este furnizat populației, întreprinderilor industriale și exportat. Astfel, din 2,034 milioane de tone de GPL vândute de Gazprom Gazenergoset în 2012, amestecul propan-butan a reprezentat 41%, butanul - o treime din livrări, propanul - aproximativ 15%.

De asemenea, prin separarea NGL, butan tehnic și propan tehnic, se obține propan de automobile (PA) sau un amestec de PBA (propan-butan automobile).

Există și alte componente care sunt izolate prin procesarea NGL-urilor. Acestea sunt izobutan și izobutilenă, pentan, izopentan.

Cum se folosesc gazele petroliere lichefiate?

Gazele de hidrocarburi lichefiate pot fi utilizate într-o varietate de moduri. Probabil, toată lumea este familiarizată cu buteliile de propan roșu strălucitor încă din vremea sovietică. Sunt folosite pentru gătit pe sobe de uz casnic sau pentru încălzire în casele de țară.

De asemenea, gazul lichefiat poate fi folosit în brichete - acolo se pompează de obicei fie propan, fie butan.

Gazele de hidrocarburi lichefiate sunt folosite și pentru încălzirea întreprinderilor industriale și a clădirilor rezidențiale în acele regiuni în care gazele naturale nu au ajuns încă prin conducte. GPL-ul în aceste cazuri este depozitat în rezervoare de gaz - containere speciale, care pot fi atât terestre, cât și subterane.

În ceea ce privește eficiența, propan-butanul ocupă locul al doilea după principalul gaz natural. În același timp, utilizarea GPL este mai ecologică în comparație, de exemplu, cu motorina sau păcură.

Gaz în motoare și pachete

Propanul, butanul și amestecurile acestora, împreună cu gazul natural (metan), sunt folosite ca combustibil alternativ pentru realimentarea mașinilor.
Utilizarea combustibilului pe gaz este în prezent foarte relevantă, deoarece în fiecare an flota autohtonă, formată din peste 34 de milioane de vehicule, emite 14 milioane de tone de substanțe nocive împreună cu gazele de eșapament. Și aceasta reprezintă 40% din totalul emisiilor industriale în atmosferă. Gazele de eșapament de la motoarele pe gaz sunt de câteva ori mai puțin dăunătoare.

Evacuarea motoarelor pe gaz conține de 2-3 ori mai puțin monoxid de carbon (CO) și de 1,2 ori mai puțin oxid de azot. În același timp, în comparație cu benzina, costul GPL este cu aproximativ 30–50% mai mic.

Piața carburanților pe gaz se dezvoltă activ. În prezent, în țara noastră există peste 3.000 de benzinării și peste 1 milion de vehicule GPL.

În cele din urmă, gazele de hidrocarburi lichefiate sunt materia primă pentru industria petrochimică. Pentru producerea produselor GPL, acestea trec printr-un proces complex care are loc la temperaturi foarte ridicate - piroliza. Rezultă olefine - etilenă și propilenă, care sunt apoi, ca urmare a procesului de polimerizare, transformate în polimeri sau materiale plastice - polietilenă, polipropilenă și alte tipuri de produse. Adică, pungile de plastic folosite de noi în viața de zi cu zi, vesela de unică folosință, recipientele și ambalajele multor produse sunt fabricate din gaze lichefiate.

Afirmațiile despre performanța excelentă a amestecurilor de combustibil sunt de obicei prea generale și lipsite de informații. Compensăm lipsa de informații - acest articol oferă date reale despre gazele de hidrocarburi lichefiate (LHG). Ele vor fi utile tuturor celor care folosesc deja un astfel de combustibil sau doar plănuiesc gazificarea autonomă a locuinței lor (facilitate comercială).

Ce este GPL și care este principala lor caracteristică?

Denumirea „gaze de hidrocarburi lichefiate” se referă la amestecuri de hidrocarburi cu greutate moleculară mică - propan și butan. Principala lor diferență este tranziția ușoară de la faza gazoasă la cea lichidă și invers:

În condiții de presiune atmosferică normală și la temperatură ambientală normală, componentele amestecului sunt gaze.
Cu o ușoară creștere a presiunii (fără scăderea temperaturii), hidrocarburile GPL se transformă în lichide. În același timp, volumul lor scade brusc.

Astfel de proprietăți facilitează transportul și depozitarea GPL. La urma urmei, este suficient să pompați amestecul într-un recipient închis sub presiune, astfel încât să devină lichid și să primească un volum mic. Și înainte de funcționare, GPL se evaporă și apoi poate fi folosit în același mod ca și gazul natural obișnuit. În același timp, un amestec de butan și propan are o eficiență mai mare. Căldura specifică de ardere a gazului lichefiat este cu aproximativ 25% mai mare decât cea a gazului natural.

GPL este produs la fabricile de procesare a gazelor din gaz petrolier asociat sau din fracția de condensat de gaz natural. În timpul procesării, materiile prime sunt separate în fracții ușoare și grele - etan, metan, benzină naturală etc. Două dintre ele - propanul și butanul - sunt prelucrate în continuare în gaz lichefiat. Acestea sunt curățate de impurități, amestecate în proporția potrivită, lichefiate și transportate la depozitare sau la consumator.

Proprietățile componentelor GPL - propan și butan

Ambele gaze sunt hidrocarburi saturate cu greutate moleculară mică:

Propan (C3H8). O moleculă liniară conține trei atomi de carbon și opt atomi de hidrogen. Gazul este ideal pentru utilizare în condițiile climatice rusești - punctul său de fierbere este de -42,1 °C. În același timp, până la -35 ° C, propanul păstrează presiunea mare a vaporilor. Adică se evaporă bine în mod natural și este transportat prin conducta exterioară chiar și în cea mai severă iarnă. Propanul lichefiat pur poate fi utilizat în rezervoare și butelii de gaz deasupra solului - nu vor exista defecțiuni în fluxul de gaz în timpul înghețurilor.
Butan (C4H10). Este format din patru atomi de carbon și zece atomi de hidrogen. Molecula poate fi liniară sau ramificată. Butanul are o putere termică mai mare decât propanul și este mai ieftin. Dar are un dezavantaj serios. Punctul de fierbere al butanului este de numai -0,5 °C. Aceasta înseamnă că la cel mai mic îngheț va rămâne în stare lichidă. Evaporarea naturală a butanului la o temperatură sub -0,5 ° C se oprește și trebuie utilizată încălzire suplimentară pentru a obține gaz.

Din informațiile de mai sus, obținem o concluzie importantă: temperatura amestecului lichefiat propan-butan dintr-un rezervor sau butelie de gaz trebuie să fie întotdeauna pozitivă. În caz contrar, butanul nu se va evapora și vor apărea probleme cu alimentarea cu gaz. Pentru a atinge temperatura dorită, suporturile de gaz sunt instalate în subteran (aici sunt încălzite prin căldură geotermală). O altă opțiune este dotarea rezervorului cu încălzire electrică (evaporator). Buteliile umplute sunt păstrate întotdeauna în interior.

Ce determină calitatea GPL?

Deci, gazul lichefiat furnizat pentru sistemele autonome de gazeificare este întotdeauna un amestec. În documentele oficiale, trece drept SPBT - un amestec de propan și butan tehnic. Pe lângă aceste două gaze, GPL conține întotdeauna o cantitate mică de impurități - apă, alcaline, hidrocarburi nesaturate etc. Calitatea amestecului depinde de raportul dintre propan și butan din acesta, precum și de cantitatea și tipul de impurități:

Cu cât este mai mult propan în SPBT, cu atât se va evapora mai bine în sezonul rece. Adevărat, gazele lichefiate cu o concentrație mare de componentă propan sunt mai scumpe, așa că de obicei sunt folosite doar ca combustibil de iarnă. În orice caz, în condițiile climatului rusesc, este imposibil să se utilizeze un amestec cu un conținut de butan mai mare de 60%. Se va evapora doar dacă există un evaporator.
Cu cât sunt mai multe impurități în GPL, cu atât mai rău pentru echipamentele pe gaz. Hidrocarburile nesaturate nu se ard complet, ci polimerizează și cocsează. Reziduurile lor contaminează echipamentul și îi reduc drastic durata de viață. Fracțiile grele - apa și alcalii - nu beneficiază, de asemenea, de tehnologie. Multe substanțe rămân în rezervor și conducte sub formă de condens neevaporabil, ceea ce reduce eficiența sistemului. În plus, impuritățile nu produc la fel de multă căldură ca propanul și butanul, astfel încât concentrația lor crescută reduce eficiența combustibilului.

Informații utile despre gazele lichefiate

Amestecul propan-butan se amestecă perfect cu aerul, arde uniform și se arde complet, fără a lăsa funingine și depuneri pe elementele echipamentului.
GPL în stare gazoasă este mai greu decât aerul: propan - de 1,5 ori, butan - de 2 ori. Când se scurge, amestecul se scufundă. Prin urmare, rezervoarele de gaz lichefiat nu pot fi instalate deasupra subsolurilor și puțurilor. Dar suportul de gaz subteran este absolut sigur - chiar dacă este deteriorat, amestecul de gaz va intra în straturile inferioare ale solului. Acolo nu se va putea amesteca cu aerul și să explodeze sau să ia foc.
Faza lichidă a GPL are un coeficient de dilatare termică foarte mare (0,003 pentru propan și 0,002 pentru butan pentru fiecare grad de creștere a temperaturii). Aceasta este de aproximativ 16 ori mai mare decât cea a apei. Prin urmare, rezervoarele de gaz nu pot fi umplute mai mult de 85%. În caz contrar, atunci când temperatura crește, amestecul lichid se poate extinde foarte mult și, în cel mai bun caz, poate ocupa întregul volum al rezervorului. Atunci pur și simplu nu va mai fi loc pentru evaporare și gazul nu va intra în sistem. În cele mai grave cazuri, dilatarea excesivă a amestecului lichid duce la ruperea rezervoarelor de gaz, scurgeri mari și formarea de amestecuri explozive și inflamabile cu aerul.
Când 1 litru din faza lichidă a GPL se evaporă, se formează 250 de litri de gaz. Prin urmare, rezervoarele cu un amestec lichefiat instalate în interior sunt atât de periculoase. Chiar și cu o ușoară scurgere a fazei lichide, se evaporă instantaneu, iar camera este umplută cu o cantitate imensă de gaz. Amestecul gaz-aer în acest caz atinge rapid un raport exploziv.
Evaporarea fazei lichide în aer este foarte rapidă. Gazul lichefiat vărsat pe pielea umană provoacă degerături.
Propanul și butanul pur sunt gaze inodore. La acestea se adaugă special substanțe cu miros puternic - odorante. De regulă, aceștia sunt compuși cu sulf, cel mai adesea etil mercaptan. Au un miros foarte puternic și neplăcut, care „informează” o persoană despre o scurgere de gaz.
Amestecul are o putere calorică ridicată. Deci, la arderea a 1 cu. m de propan gazos se utilizează 24 de metri cubi. m de aer, butan - 31 de metri cubi. m de aer. Ca urmare a arderii a 1 kg de amestec, se eliberează în medie 11,5 kWh de energie.

Sistemul de alimentare cu căldură asigură clădirilor și spațiilor rezidențiale, administrative, industriale și apă caldă, gaz, căldură și energie electrică. Ca parte a unui astfel de sistem, este implicat un complex de echipamente care utilizează gaz, pentru a cărui funcționare este necesară o cantitate suficientă de combustibil.

În prezent, gazele de hidrocarburi lichefiate (LHG) și gazele naturale lichefiate (GNL) sunt utilizate pe scară largă ca combustibil stocat pentru sistemele autonome de alimentare cu gaze care nu sunt conectate la linia principală de alimentare cu gaz. În limba engleză etichetarea GPL (gaz de petrol lichefiat) și, respectiv, GNL (gaz natural lichefiat).

GNL- Acesta este un amestec de gaze format în straturile adânci ale Pământului în timpul descompunerii anaerobe a compușilor organici. Producția este din rezervoare și din zăcăminte de petrol în care gazul poate fi un produs secundar al petrolului. În unele cazuri, pot apărea hidrați de gaz, o formă cristalină de gaz natural.

GPL- acesta este tot un amestec de gaze, dar obtinut din gaz petrolier asociat sau din fractiunea condensata a gazelor naturale datorita separarii folosind o unitate de fractionare a gazelor de absorbtie.

GPL și GNL pot fi schimbate. Gazul de hidrocarburi lichefiate poate acționa ca principal tip de combustibil, precum și ca rezervă în sistemul de alimentare cu gaze naturale lichefiate.

Ambele gaze sunt similare între ele în mai multe moduri:

domeniul de aplicare: alimentare cu căldură și gaz;
capacitatea de evaporare: gazul este stocat și transportat într-o fază lichidă, care, supusă unei anumite temperaturi, este transformată în stare gazoasă;
ecologic: în timpul arderii, compușii de sulf nu sunt eliberați în atmosferă, nu există funingine și cenușă;
toxicitate redusă.

În forma sa pură, ambele gaze nu au un miros pronunțat, prin urmare, pentru detectarea în timp util a unei substanțe în aer, odoranții sunt amestecați în gaz - etanetiol, un amestec de mercaptani naturali etc.

Diferențele dintre gazele lichefiate GPL și GNL

Având o structură, parametri și proprietăți fizice și chimice similare, ambele gaze diferă unele de altele, ceea ce face posibilă selectarea combustibilului optim pentru linia tehnologică a sistemelor de alimentare cu gaze ale instalației.

Index	Gaz petrolier lichefiat GPL	Gaz natural lichefiat GNL
Compus	Substanțe de bază: propan și butan, conținutul nu este mai mic de 95% Substanțe suplimentare: pentan, metan, etan, etilenă, propilenă, butilenă	Substanța principală: metan, conținut 85-95% Substante suplimentare: etan, propan, butan, azot, hidrogen sulfurat, mercaptan sulf
Metoda de depozitare	sau rezervoare de gaz	criotancuri în care se menține o temperatură redusă
Pentru a genera 1 Gcal, este necesar să ardeți combustibil normal	99,84 kg*	104,48 kg*
Temperatura critică peste care lichefierea gazului este imposibilă	96,84°C (propan)	-82,5°C (metan)
Densitatea fazei gazoase la 0°C	0,7168 kg/m 3	2,0037 kg/m 3
Densitatea fazei lichide la 0°C	416 kg/mc	528 kg/mc
Căldura specifică de ardere	45,58 MJ/kg	43,56 MJ/kg
Concentrația de gaz necesară pentru aprindere	concentrația de vapori de propan de la 2,3 la 9,5%, butan normal de la 1,8 la 9,1% (în volum)	4,4% până la 17% (V/V)
* Valoarea este dată condiționat, deoarece. acuratețea calculului depinde direct de compoziția gazului utilizat la instalație

Pe baza datelor din tabelul de mai sus, principala și cea mai importantă diferență este temperatura de depozitare. GPL este depozitat în rezervoare de gaz sub presiune la o temperatură apropiată de temperatura mediului ambiant. Evaporarea insuficientă a fazei lichide poate fi observată în nordul îndepărtat, unde temperatura aerului poate fi sub -60°C. Pentru a îmbunătăți procesul de regazificare în astfel de regiuni, se instalează un tip lichid sau electric.

Condițiile de depozitare a GNL sunt fundamental diferite. Gazele naturale lichefiate pot fi depozitate numai în rezervoare izoterme complet închise (criotancuri) realizate din materiale rezistente la temperaturile de depozitare a produsului. În interiorul recipientului, trebuie menținută constant o temperatură scăzută de aproximativ -163 ° C.

Gazele de hidrocarburi lichefiate sunt folosite ca combustibil pentru automobile.

Într-o perioadă relativ scurtă de timp, a fost parcursă o cale destul de dificilă în organizarea contabilității gazelor lichefiate, o înțelegere clară a proceselor care au loc în timpul pomparii, măsurării, stocării și transportului.

Este bine cunoscut faptul că extracția și utilizarea petrolului și gazelor în Rusia are o istorie lungă. Cu toate acestea, nivelul tehnic al economiei de gaze de câmp până în secolul al XX-lea a fost extrem de primitiv. Negăsind zone de aplicare justificate din punct de vedere economic, proprietarilor de petrol nu numai că nu le-a păsat de conservarea gazelor sau a fracțiunilor ușoare de hidrocarburi, dar au încercat și să scape de ele. S-au observat atitudini negative și față de fracțiunile de benzină ale petrolului, deoarece acestea au determinat creșterea punctului de aprindere și pericolul de incendii și explozii. Separarea industriei gazelor în 1946 într-o industrie independentă a permis o schimbare revoluționară a situației și o creștere bruscă atât a volumului producției de gaze în termeni absoluti, cât și a ponderii acesteia în bilanțul combustibil al țării. Creșterea rapidă a producției de gaz a devenit posibilă datorită intensificării radicale a lucrărilor la construcția principalelor conducte de gaze care legau principalele regiuni producătoare de gaze cu consumatorii de gaze, marile centre industriale și fabricile chimice.

Cu toate acestea, o abordare amănunțită a măsurării și contabilizării exacte a gazelor lichefiate în țara noastră a început să apară cu nu mai mult de 10 - 15 ani în urmă. Spre comparație, gazul lichefiat a fost produs în Anglia încă de la începutul anilor 30 ai secolului XX, având în vedere că aceasta este o țară cu o economie de piață dezvoltată, tehnologia de măsurare și contabilizare a gazelor lichefiate, precum și producția de echipamente speciale pentru aceste scopuri, au început să se dezvolte aproape de la începutul producției.

Deci, să aruncăm o privire rapidă la ce sunt gazele de hidrocarburi lichefiate și cum sunt produse. Gazele lichefiate sunt împărțite în două grupe:

Gaze de hidrocarburi lichefiate (LHG)- sunt un amestec de compuși chimici, constând în principal din hidrogen și carbon cu structuri moleculare diferite, i.e. un amestec de hidrocarburi cu diferite greutăți moleculare și structuri. Principalele componente ale GPL sunt propanul și butanul, ca impurități conțin hidrocarburi mai ușoare (metan și etan) și altele mai grele (pentan). Toate componentele enumerate sunt hidrocarburi saturate. GPL mai poate conține hidrocarburi nesaturate: etilenă, propilenă, butilenă. Butan-butilene pot fi prezente ca compuși izomeri (izobutan și izobutilenă).

NGL - o fracțiune largă de hidrocarburi ușoare, include în principal un amestec de hidrocarburi ușoare de fracții etan (C2) și hexan (C6).

În general, o compoziţie tipică de NGL este următoarea: etan de la 2 la 5%; fracțiuni de gaz lichefiat C4-C5 40-85%; fracția de hexan C6 de la 15 la 30%, fracția pentanică reprezintă restul.

Având în vedere utilizarea pe scară largă a GPL în industria gazelor, este necesar să ne oprim mai în detaliu asupra proprietăților propanului și butanului.

Propanul este o substanță organică din clasa alcanilor. Conținut în gazul natural, format în timpul cracării produselor petroliere. Formula chimică C 3 H 8 (Fig. 1). Gaz incolor, inodor, foarte puțin solubil în apă. Punct de fierbere -42,1C. Formează amestecuri explozive cu aerul la concentrații de vapori de la 2,1 la 9,5%. Temperatura de autoaprindere a propanului în aer la o presiune de 0,1 MPa (760 mm Hg) este de 466 °C.

Propanul este folosit ca combustibil, componenta principală a așa-numitelor gaze hidrocarburi lichefiate, în producția de monomeri pentru sinteza polipropilenei. Este materia primă pentru producerea solvenților. În industria alimentară, propanul este înregistrat ca aditiv alimentar E944, ca propulsor.

Butanul (C 4 H 10) este un compus organic din clasa alcanilor. În chimie, numele este folosit în principal pentru a se referi la n-butan. Formula chimică C4H10. Amestecul de n-butan și izomerul său izobutan CH(CH3)3 are același nume. Gaz incolor, inflamabil, inodor, ușor de lichefiat (sub 0 °C și presiune normală, sau la presiune ridicată și temperatură normală - un lichid foarte volatil). Conținut în condens de gaz și gaz petrolier (până la 12%). Este un produs de cracare catalitică și hidrocatalitică a fracțiilor petroliere.

Producția atât de gaz lichefiat, cât și de LGN se realizează pe cheltuiala următoarelor trei surse principale:

întreprinderi de producție de petrol - producția de GPL și LGN are loc în timpul producției de țiței în timpul prelucrării gazelor asociate (legate) și a stabilizării țițeiului;
întreprinderi producătoare de gaze - obținerea GPL și LGN are loc în timpul prelucrării primare a gazului de sondă sau stabilizarea gazului liber și a condensului;
rafinării de petrol - producția de gaz lichefiat și LGN similare are loc în timpul procesării țițeiului la rafinării. În această categorie, NGL constă dintr-un amestec de fracții butan-hexan (C4-C6) cu o cantitate mică de etan și propan.

Principalul avantaj al GPL este posibilitatea existenței acestora la temperatura ambiantă și la presiuni moderate, atât în stare lichidă, cât și în stare gazoasă. În stare lichidă sunt ușor de prelucrat, depozitat și transportat, în stare gazoasă au o caracteristică de ardere mai bună.

Starea sistemelor de hidrocarburi este determinată de o combinație de influențe a diverșilor factori, prin urmare, pentru o caracterizare completă, este necesară cunoașterea tuturor parametrilor. Principalii parametri care pot fi măsurați în mod direct și pot afecta regimurile de curgere a GPL includ presiunea, temperatura, densitatea, vâscozitatea, concentrația componentelor și raportul de fază.

Sistemul este în echilibru dacă toți parametrii rămân neschimbați. În această stare, nu există modificări calitative și cantitative vizibile în sistem. O modificare a cel puțin unui parametru încalcă starea de echilibru a sistemului, provocând unul sau altul proces.

Sistemele de hidrocarburi pot fi omogene sau eterogene. Dacă sistemul are proprietăți fizice și chimice omogene, este omogen; dacă este eterogen sau este format din substanțe în diferite stări de agregare, este eterogen. Sistemele cu două faze sunt eterogene.

O fază este înțeleasă ca o anumită parte omogenă a sistemului, care are o interfață clară cu alte faze.

În timpul depozitării și transportului, gazele lichefiate își schimbă constant starea de agregare, o parte din gaz se evaporă și se transformă în stare gazoasă, iar o parte se condensează, transformându-se în stare lichidă. În cazurile în care cantitatea de lichid evaporat este egală cu cantitatea de vapori condensați, sistemul lichid-gaz ajunge la echilibru și vaporii de pe lichid devin saturați, iar presiunea lor se numește presiune de saturație sau presiune de vapori.

Presiunea de vapori a GPL crește odată cu creșterea temperaturii și scade odată cu scăderea temperaturii.

Gazele de hidrocarburi lichefiate sunt transportate în rezervoare feroviare și rutiere, depozitate în rezervoare de diferite volume în stare de saturație: lichidul fierbinte este plasat în partea inferioară a vaselor, iar vaporii saturați uscați sunt în partea superioară. Când temperatura din rezervoare scade, o parte din vapori se condensează, adică masa lichidului crește și masa vaporilor scade, se instalează o nouă stare de echilibru. Pe măsură ce temperatura crește, procesul invers are loc până când fazele sunt în echilibru la noua temperatură. Astfel, procesele de evaporare și condensare au loc în rezervoare și conducte, care în medii bifazate se desfășoară la presiune și temperatură constante, în timp ce temperaturile de evaporare și condensare sunt egale.

În condiții reale, gazele lichefiate conțin vapori de apă într-o cantitate sau alta. Mai mult, cantitatea lor în gaze poate crește până la saturație, după care umiditatea din gaze precipită sub formă de apă și se amestecă cu hidrocarburile lichide până la gradul limitator de solubilitate, iar apoi se eliberează apă liberă, care se depune în rezervoare. Cantitatea de apă din GPL depinde de compoziția lor de hidrocarburi, de starea termodinamică și de temperatură. S-a dovedit că dacă temperatura GPL este redusă cu 15-30 0 C, atunci solubilitatea apei va scădea de 1,5-2 ori și apa liberă se va acumula în fundul rezervorului sau va cădea sub formă de condens. în conducte. Apa acumulată în rezervoare trebuie îndepărtată periodic, altfel poate ajunge la consumator sau poate duce la defecțiunea echipamentului.

Conform metodelor de testare GPL, se determină prezența numai a apei libere, este permisă prezența apei dizolvate.

În străinătate, există cerințe mai stricte pentru prezența apei în GPL și cantitatea acesteia, prin filtrare, este adusă la 0,001% din greutate. Acest lucru este justificat, deoarece apa dizolvată în gaze lichefiate este un poluant, deoarece chiar și la temperaturi pozitive formează compuși solizi sub formă de hidrați.

Hidrații pot fi atribuiți compușilor chimici, deoarece au o compoziție strict definită, dar aceștia sunt compuși de tip molecular, totuși, hidrații nu au o legătură chimică bazată pe electroni. În funcție de caracteristicile moleculare și de forma structurală a celulelor interne, diferite gaze reprezintă în exterior cristale transparente clar definite de diferite forme și hidrați obținuți într-un flux turbulent - o masă amorfă sub formă de zăpadă dens comprimată.

În majoritatea cazurilor, vorbind de gaze lichefiate, ne referim la hidrocarburi corespunzătoare GOST 20448-90 „Gaze de hidrocarburi lichefiate pentru consumul casnic” și GOST 27578-87 „Gaze de hidrocarburi lichefiate pentru transportul rutier”. Sunt un amestec format în principal din propan, butan și izobutan. Datorită identității structurii moleculelor lor, se respectă aproximativ regula aditivității: parametrii amestecului sunt proporționali cu concentrațiile și parametrii componentelor individuale. Prin urmare, în funcție de unii parametri, este posibil să se judece compoziția gazelor.

Gazele de hidrocarburi lichefiate sunt lichide cu punct de fierbere scăzut care pot fi în stare lichidă sub presiunea vaporilor saturati.

Punct de fierbere: Propan -42 0 С; Butan - 0,5 0 C.
În condiții normale, volumul de propan gazos este de 270 de ori mai mare decât volumul de propan lichefiat.
Gazele de hidrocarburi lichefiate se caracterizează printr-un coeficient ridicat de dilatare termică.
GPL se caracterizează prin densitate și vâscozitate scăzute în comparație cu produsele petroliere ușoare.
Instabilitatea stării agregate a GPL în timpul curgerii prin conducte în funcție de temperatură, rezistență hidraulică, treceri condiționate inegale.
Transportul, depozitarea și măsurarea GPL este posibilă numai prin sisteme închise (etanșate), proiectate, de regulă, pentru o presiune de lucru de 1,6 MPa. GOST R 55085-2012
Operațiunile de pompare, măsurare necesită utilizarea de echipamente, materiale și tehnologii speciale.

Peste tot în lume, sistemele și echipamentele cu hidrocarburi, precum și amenajarea sistemelor tehnologice, sunt supuse unor cerințe și reguli uniforme.

Gazul lichefiat este un fluid newtonian, astfel încât procesele de pompare și măsurare sunt descrise de legile generale ale hidrodinamicii. Dar funcția sistemelor de hidrocarburi se reduce nu numai la simpla mișcare a lichidului și măsurarea acestuia, ci și pentru a se asigura că influența proprietăților fizice și chimice „negative” ale GPL este redusă.

În principiu, sistemele de pompare a GPL nu diferă mult de sistemele pentru apă și produse petroliere și, cu toate acestea, sunt necesare echipamente suplimentare pentru a garanta caracteristicile calitative și cantitative ale măsurării.

Pe baza acesteia, sistemul tehnologic de hidrocarburi trebuie să includă, cel puțin, un rezervor, o pompă, un separator de gaze, un contor, o supapă diferențială, o supapă de închidere sau de control și dispozitive de siguranță împotriva suprapresiunii sau debitului.

Rezervorul de stocare trebuie să fie echipat cu o admisie de încărcare a produsului, o conductă de scurgere de descărcare și o linie de fază de vapori care este utilizată pentru egalizarea presiunii, recuperarea vaporilor din separatorul de gaz sau calibrarea sistemului.

Pompă - Oferă presiunea necesară pentru deplasarea produsului prin sistemul de distribuire. Pompa trebuie selectată în funcție de capacitate, performanță și presiune.

Contor - include un convertor de cantitate de produs și un dispozitiv de citire (indicație), care poate fi electronic sau mecanic.

Separator de gaz - separă vaporii generați în timpul curgerii lichidului înainte de a ajunge la contor și îi readuce în spațiul de vapori al rezervorului.

Supapa diferențială - servește pentru a se asigura că doar un produs lichid trece prin contor prin crearea unei presiuni diferențiale în exces după contor, care este evident mai mare decât presiunea vaporilor din recipient.